دانشمندان فرآیند فتوسنتز گیاهان را هم هک کردند (+عکس)

موبنا – یک گروه بین‌المللی از محققان و دانشمندان برای نخستین بار نشان دادند که با توقف ناگهانی فرآیند فتوسنتز در گیاهان می‌تواند تا 40 درصد عملکرد آنها را بهبود بخشد. این مطالعه ثابت کرد که بهینه‌سازی کارایی یک گیاه در فرآیند فتوسنتز می‌تواند به میزان قابل توجه باعث افزایش بهره‌وری آن در جذب واد غذایی شود و این اتفاق می‌تواند انقلاب بزرگی را در فرآیند کشت گیاهان در سراسر جهان به وجود آورد.

فتوسنتز که فرآیند گیاه برای جذب انرژی خورشید و تبدیل آن به انرژی شیمیایی محسوب می‌شود، برای همه گیاهان و در همه شرایط یک فرآیند کارآمد محسوب نمی‌شود. یکی از مراحل کلیدی در فرآیند فتوسنتز مربوط به آنزیمی می‌شود که «روبیسکو» نام دارد و در اصل ملکول‌های دی‌اکسیدکربن را از در اختیار می‌گیرد. با این وجود، در 25 درصد موارد آنزیم روبیسکو به صورت اشتباه ملکول‌های اکسیژن را جمع‌آوری می‌کند و در نهایت باعث ایجاد یک محصول جانبی سمی می‌شود که فرآیند فتوسنتز را مختل می‌کند. فتوتراپی گیاهان از جمله روش‌هایی است که گیاهان انجام می‌دهند تا این مواد سمی و مشکل‌زا را از خود دور کنند.

«پائول ساوت» مدیر این گروه تحقیقاتی و نویسنده گزارش نهایی مربوط به آن توضیح داد: «فتوتراپی در اصل یک فرآیند ضد فتوسنتز است. این اتفاق باعث می‌شود که انرژی موجود در گیاهان و منابع مربوطه هدر برود و اگر آن را مدیریت کنیم، رشد و عملکرد گیاهان به مراتب افزایش میابد».

دانشمندان برآورد کرده‌اند که در گیاهان غذایی مانند سویا، برنج و گندم فتوتراپی می‌تواند بین 20 تا 50 درصد انرژی فتوسنتز گیاه را بگیرد. بنابراین جای تعجب نیست که دانشمندان تلاش‌های فراوانی را انجام بدهند تا راه‌های جدید برای کاهش انرژی مصرف شده در فرآیند تنفس گیاهی داشته باشند.

یک پروژه بین‌المللی با نام «تحقق افزایش کارایی فتوسنتزی» (RIPE) که از سال 2012 میلادی فعالیت خود را آغاز کرد هم اکنون به اهداف اولیه خود برای پیدا کردن روش‌های جدید افزایش تولید محصولات غذایی توسط مهندسی تکنیک‌های فتوسنتزی کارآمد، دست یافته است. این پروژه به صورت ویژه توسط «بیل و ملیندا گیتس» دنبال می‌شود و اوایل سال 2018 میلادی بنیاد مذکور توضیح داد یک پیشرفت ژنتیکی ساده و کارآمد را در این زمینه شناسایی کرده است که در نتیجه باعث می‌شود گیاهان غذایی برای رشد خود به 25 درصد آب کمتر نیاز داشته باشند و البته به صورت همزمان به عملکرد منظم خود ادامه دهند.

این گروه از دانشمندان هم اکنون برای مبارزه با هدررفت انرژی در فرآیند تنفس گیاهی تلاش‌هایی انجام دادند تا روش‌های جدید کارآمدتر را ارایه دهند و فرآیند فتوتراپی با صرف انرژی کمتر و از مسیرهای کوتاه‌تر به نتیجه برسد. این پروژه در نتیجه توانست مسیرهای جدید درون یک سلول گیاهی ایجاد کند تا بی‌خطر سمی بتوانند با صرف انرژی کمتر از بدن گیاه خارج شوند.

«استفان لانگ» مدیر پروژه جهانی RIPE در این خصوص گفت: «این مسیرهای جدید مشابه کانال پاناما اس که باعث می‌شود حرکت از مبدا تا مقصد با صرف کمترین انرژی به انجام برسد. با این کار توانستیم فرآیند تنفس گیاهی را بسیار کارآمد کنیم و به گیاهان کمک کنیم از کوتاه‌ترین راه و با صرف حداقل انرژی، مواد سمی بی‌خطر را از بدن خود بیرون کنند و در نهایت به بالاترین کارایی برسند».